Anãs brancas que queimam hidrogénio e que envelhecem lentamente

 Para investigar a física subjacente à evolução das anãs brancas, os astrónomos compararam anãs brancas em arrefecimento em duas coleções massivas de estrelas: os enxames globulares M3 e M13. Estes dois enxames partilham muitas características físicas como idade e metalicidade, mas as populações de estrelas que vão eventualmente dar azo a anãs brancas são diferentes. Isto torna M3 e M13, juntas, um laboratório natural perfeito no qual testar como populações diferentes de anãs brancas arrefecem. Crédito: ESA/Hubble & NASA, G. Piotto et al.

Podem as estrelas moribundas deter o segredo da juventude? Novas evidências do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA sugerem que as anãs brancas podem continuar a queimar hidrogénio nos estágios finais das suas vidas, fazendo com que pareçam mais jovens do que realmente são. Esta descoberta pode ter consequências sobre como os astrónomos medem a idade dos enxames estelares. 

A visão predominante das anãs brancas como estrelas inertes e em arrefecimento foi contestada por observações do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA. Um grupo internacional de astrónomos descobriu a primeira evidência de que as anãs brancas podem diminuir o ritmo do seu envelhecimento queimando hidrogénio na sua superfície. 

"Encontrámos a primeira evidência observacional de que as anãs brancas ainda podem ter atividade termonuclear estável," explicou Jianxing Chen da Universidade de Bolonha e do INAF (Instituto Nacional de Astrofísica) da Itália, que liderou esta investigação. "Isto foi uma grande surpresa, pois está em desacordo com o que geralmente se pensa." 

As anãs brancas são estrelas em lento arrefecimento que libertaram as suas camadas exteriores durante os últimos estágios das suas vidas. São objetos comuns no cosmos: aproximadamente 98% de todas as estrelas do Universo acabarão por tornar-se anãs brancas, incluindo o nosso próprio Sol. O estudo destes estágios de arrefecimento ajuda os astrónomos a entender não apenas as anãs brancas, mas também os seus estágios iniciais. 

Para investigar a física subjacente à evolução das anãs brancas, os astrónomos compararam anãs brancas em duas coleções massivas de estrelas: os enxames globulares M3 e M13. Estes dois enxames partilham muitas propriedades físicas, como idade e metalicidade (a proporção de outros elementos que não o hidrogénio e hélio). Em particular, as estrelas num estágio evolutivo conhecido como Ramo Horizontal são mais azuis em M13, indicando uma população de estrelas mais quentes. Isto torna M3 e M13, juntas, um laboratório natural perfeito no qual testar como populações diferentes de anãs brancas arrefecem. 

"A excelente qualidade das nossas observações pelo Hubble forneceu-nos uma visão completa das populações estelares dos dois enxames globulares," continuou Chen. "Isto permitiu-nos realmente contrastar como as estrelas evoluem em M3 e M13." 

Usando o instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) do Hubble, os astrónomos observaram M3 e M13 no ultravioleta próximo, permitindo-lhes comparar mais de 700 anãs brancas nos dois enxames. Eles descobriram que M3 contém anãs brancas padrão que são simplesmente núcleos estelares em arrefecimento. M13, por outro lado, contém duas populações de anãs brancas: anãs brancas padrão e aquelas que conseguiram manter um invólucro exterior de hidrogénio, permitindo-lhes "arder" por mais tempo e, portanto, arrefecer mais lentamente. 

Comparando os seus resultados com simulações da evolução estelar em M13, os investigadores conseguiram mostrar que cerca de 70% das anãs brancas em M13 estão a queimar hidrogénio nas suas superfícies, diminuindo o ritmo a que arrefecem. 

Esta descoberta pode ter consequências sobre como os astrónomos medem as idades das estrelas na Via Láctea. A evolução das anãs brancas foi modelada anteriormente como um processo de arrefecimento previsível. Esta relação relativamente direta entre idade e temperatura levou os astrónomos a usar o ritmo de arrefecimento das anãs brancas como um relógio natural para determinar as idades dos enxames estelares, em particular dos globulares e dos abertos. No entanto, as anãs brancas que queimam hidrogénio podem fazer com que estas estimativas de idade sejam imprecisas até mil milhões de anos. 

"A nossa descoberta desafia a definição das anãs brancas à medida que consideramos uma nova perspetiva sobre o modo como as anãs brancas envelhecem," acrescentou Francesco Ferraro da Universidade de Bolonha e do INAF, que coordenou o estudo. "Estamos agora a investigar outros enxames semelhantes a M13 para restringir ainda mais as condições que levam as estrelas a manter o fino invólucro de hidrogénio que lhes permite envelhecer lentamente."

Fonte: Astronomia OnLine